由浅入深写代理(3) -socks5 代理

本文讲的是如何写一个 socks5 代理，其实 shadowsocks 的代理也是 socks5 协议的，所以 socks5 代理也是本系列教程的一个重点。

首先放出 socks5 协议的 [rfc]( )，socks5 协议很简单，SOCKS5 协议并不负责代理服务器的数据传输环节，此协议只是在 C/S 两端真实交互之间，建立起一条从客户端到代理服务器的授信连接。

0x01 sock5 代理结构图

0x02 socks5 协议分析

认证阶段

首先客户端需要和服务端有个握手认证的过程，可以采用 用户名/密码 认证或者无需认证方式。

格式如下 （数字表示位数）

 +----+----------+----------+
 |VER | NMETHODS | METHODS |
 +----+----------+----------+
 | 1 | 1 | 1~255 |
 +----+----------+----------+

• VER 字段是当前协议的版本号，也就是 5；NMETHODS 字段是 METHODS 字段占用的字节数；METHODS 字段的每一个字节表示一种认证方式，表示客户端支持的全部认证方式。

 0x00: NO AUTHENTICATION REQUIRED
 0x01: GSSAPI
 0x02: USERNAME/PASSWORD
 0x03: to X’7F’ IANA ASSIGNED
 0x80: to X’FE’ RESERVED FOR PRIVATE METHODS
 0xFF: NO ACCEPTABLE METHODS

服务端返回格式

 +----+--------+
 |VER | METHOD |
 +----+--------+
 | 1 | 1 |
 +----+--------+

一般情况下服务端返回两种情况

0x05 0x00：告诉客户端采用无认证的方式建立连接；

0x05 0xff：客户端的任意一种认证方式服务器都不支持。

举个例子， 服务器无需认证的情况如下

 client -> server: 0x05 0x01 0x00
 server -> client: 0x05 0x00

连接阶段

认证完成，客户端向服务端发送请求：

 +----+-----+-------+------+----------+----------+
 |VER | CMD | RSV | ATYP | DST.ADDR | DST.PORT |
 +----+-----+-------+------+----------+----------+
 | 1 | 1 | 1 | 1 | Variable | 2 |
 +----+-----+-------+------+----------+----------+

• CMD 字段 command 的缩写：

 * 0x01：CONNECT 建立 TCP 连接
 * 0x02: BIND 上报反向连接地址
 * 0x03：关联 UDP 请求

• RSV 字段：保留字段，值为 0x00ATYP 字段：address type 的缩写，取值为：

 * 0x01：IPv4 
 * 0x03：域名
 * 0x04：IPv6

• DST.ADDR 字段：destination address 的缩写，取值随 ATYP 变化：

 * ATYP == 0x01：4 个字节的 IPv4 地址
 * ATYP == 0x03：1 个字节表示域名长度，紧随其后的是对应的域名
 * ATYP == 0x04：16 个字节的 IPv6 地址
 * DST.PORT 字段：目的服务器的端口

服务端返回格式

 +----+-----+-------+------+----------+----------+
 |VER | REP | RSV | ATYP | BND.ADDR | BND.PORT |
 +----+-----+-------+------+----------+----------+
 | 1 | 1 | 1 | 1 | Variable | 2 |
 +----+-----+-------+------+----------+----------+

• REP 字段

 * X'00' succeeded
 * X'01' general SOCKS server failure
 * X'02' connection not allowed by ruleset
 * X'03' Network unreachable
 * X'04' Host unreachable
 * X'05' Connection refused
 * X'06' TTL expired
 * X'07' Command not supported
 * X'08' Address type not supported
 * X'09' to X'FF' unassigned

举个例子，客户端通过 127.0.0.1:8000 的代理发送请求

 # request: VER CMD RSV ATYP DST.ADDR DST.PORT
 client -> server: 0x05 0x01 0x00 0x01 0x7f 0x00 0x00 0x01 0x1f 0x40
 # response: VER REP RSV ATYP BND.ADDR BND.PORT
 server -> client: 0x05 0x00 0x00 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00 0x10 0x10

传输阶段

接下来就开始传输数据，socks5 服务器只做单纯的转发功能

整个过程如下

 # 认证阶段
 client -> server: 0x05 0x01 0x00
 server -> client: 0x05 0x00
 # 连接阶段
 client -> server: 0x05 0x01 0x00 0x03 0x0a b'google.com' 0x00 0x50
 server -> client: 0x05 0x00 0x00 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00 0x10 0x10
 # 传输阶段
 client -> server -> remote
 remote -> server -> client
 ... 

下篇教程用代码实现下 socks5 代理